Diode

[samadtaheri22]

Hallo Leute,
Eine Leuchtdiode braucht einen Spannung um sich zu" öffnen " und kann bis zu einem gewissen Strom ertragen.
Ist die Diode "geöffnet" lässt sich mit etwas Idealisierung einen konstanten Widerstand für die Diode aus der Kennlinie berechnen.
An der Diode müsste doch eine Spannung abfallen, da diese einen Widerstand hat und von einem Strom durchflossen wird.
Nun Meine Frage:
Wird dieser Spannungsabfall an der Diode vernachlässigt?
Ich meine wirklich den Spannungsabfall an der Diode als Folge der Stromfluss und nicht die Spannung die an der Diode angelegt werden muss um sich zu" öffnen ".
Ich habe Die Aufgabe hier unten angehängt.


Danke im Voraus.

 

[patois]

Man muss in das Kennlinienfeld der Diode die Widerstandsgerade des Vorwiderstandes einzeichnen.
Der Schnittpunkt zwischen Dioden-Kennlinie und Widerstands-Kennlinie ergibt den Arbeitspunkt der Schaltung.

Was in der Skizze entlang der Dioden-Kennlinie eingezeichnet wurde, ist der differentielle Widerstand der Diode.

Dem TE ist dringend zu empfehlen die Grundlagen zur Diode gründlichst zu repetieren !

 

[samadtaheri22]

Man muss in das Kennlinienfeld der Diode die Widerstandsgerade des Vorwiderstandes einzeichnen.
Der Schnittpunkt zwischen Dioden-Kennlinie und Widerstands-Kennlinie ergibt den Arbeitspunkt der Schaltung.

Was in der Skizze entlang der Dioden-Kennlinie eingezeichnet wurde, ist der differentielle Widerstand der Diode.

Dem TE ist dringend zu empfehlen die Grundlagen zur Diode gründlichst zu repetieren !

Es ist keine Kennlinie bei der Aufgabe bekannt.
Ich habe nur die Kennlinie gezeichnet damit man meine Frage versteht.
Es ist nur Imax und Us der Diode und Betriebsspannung Ub vorgegeben.
Meine Frage ist jedoch nicht die Arbeitspunktbestimmung sondern ob an der Diode eine Spannung abfällt da diese einen Widerstand hat und von einem Strom durchflossen wird.
Meine Frage hast du ja gar nicht beantwortet.

 

[Pumukel]

Schau dir die Kennlinie einer LED an. Und auch die Kennlinie einer normalen Gleichrichterdiode. Schon allein deine Annahme das die LED geöffnet wird ist falsch.
Der Vorwiderstand ist nur dafür da um den Strom zu begrenzen . Ohne Ihn würde der Strom ins unermessliche steigen und die LED brennt durch !

 

[Lodda]

Meine Frage ist jedoch nicht die Arbeitspunktbestimmung sondern ob an der Diode eine Spannung abfällt

Ja, natürlich fällt an der Diode eine Spannung ab.

Ich versuche es mal laienverständlich zu erklären:

Eine Diode besitzt eine Schwellenspannung, so bezeichnet man die Schwelle ab welcher die Diode in Flussrichtung leitend wird.
Unterhalb dieser Schwellenspannung ist die Diode hochohmig und tut im Prinzip garnichts.

Die Schwellenspannung beträgt bei Siliziumdioden ca. 0,7V
Bei Germaniumdioden ca. 0,3V
Eine Sonderform ist die Schottkydiode. Sie hat meist eine Schwellenspannung von 0,4V, Ausnahme die Siliziumcarbid-Diode mit 0,8V.

Legst du jetzt eine Spannung an, dann beginnen diese Dioden erst ab ihrer Schwellenspannung zu leiten.
Aaaaber je höher du mit der Spannung gehst, desto mehr Strom nimmt sie auf, sie ist nicht linear. Sie verhält sich also nicht wie ein Widerstand, dem du linear mehr Spannung auf die Ohren geben kannst, sondern sie erlaubt keine wesentliche Spannung oberhalb ihrer Schwellenspannung, andernfalls steigt der Strom so stark an, daß sie durchbrennt.

Deshalb musst du den Strom begrenzen. Meist wird das mit einem Widerstand erledigt, oft aber auch mit einer Konstantstromquelle (KSQ).

An der Diode wird immernur eine Spannung knapp oberhalb ihrer Schwellenspannung zu messen sein, höhere Spannungen müssen durch den Vorwiderstand oder KSQ abgefangen werden.

Alles klar?

 

[samadtaheri22]

Ja, natürlich fällt an der Diode eine Spannung ab.

Ich versuche es mal laienverständlich zu erklären:

Eine Diode besitzt eine Schwellenspannung, so bezeichnet man die Schwelle ab welcher die Diode in Flussrichtung leitend wird.
Unterhalb dieser Schwellenspannung ist die Diode hochohmig und tut im Prinzip garnichts.

Die Schwellenspannung beträgt bei Siliziumdioden ca. 0,7V
Bei Germaniumdioden ca. 0,3V
Eine Sonderform ist die Schottkydiode. Sie hat meist eine Schwellenspannung von 0,4V, Ausnahme die Siliziumcarbid-Diode mit 0,8V.

Legst du jetzt eine Spannung an, dann beginnen diese Dioden erst ab ihrer Schwellenspannung zu leiten.
Aaaaber je höher du mit der Spannung gehst, desto mehr Strom nimmt sie auf, sie ist nicht linear. Sie verhält sich also nicht wie ein Widerstand, dem du linear mehr Spannung auf die Ohren geben kannst, sondern sie erlaubt keine wesentliche Spannung oberhalb ihrer Schwellenspannung, andernfalls steigt der Strom so stark an, daß sie durchbrennt.

Deshalb musst du den Strom begrenzen. Meist wird das mit einem Widerstand erledigt, oft aber auch mit einer Konstantstromquelle (KSQ).

An der Diode wird immernur eine Spannung knapp oberhalb ihrer Schwellenspannung zu messen sein, höhere Spannungen müssen durch den Vorwiderstand oder KSQ abgefangen werden.

Alles klar?

In einem Betriebspunkt kann die Diode nur einen Statischen Widerstand aufweisen und sich wie ein Widerstand verhalten nachdem die Diode sich geöffnet hat.
Die gezeichnete Kennlinie im PDF zeigt das Verhalten der Diode in einem Betriebspunkt und ist nicht die Kennlinie der Diode selbst. Diode sperrt in den linken Bereich dann öffnet sich die Diode bei Us und schließlich weist einen Statischen Widerstand in dem Betriebspunkt in dem die Diode betrieben wird(schräg gezeichnete Gerade). Für den Fall, dass eine größere Spannung
als Us an der Diode anliegt hat man immer dann einen statischen Widerstandswert für den Betriebspunkt.
Hast du mein PDF-Datei dir angeschaut?

 

[Lodda]

Hast du mein PDF-Datei dir angeschaut?

Ja klar, aber die hat mit deiner Frage so garnichts zu tun.

Für den Fall, dass eine größere Spannung
als Us an der Diode anliegt hat man immer dann einen statischen Widerstandswert für den Betriebspunkt.

Genau da liegt dein (Denk)Fehler.

 

[Pumukel]

Auch die Berechnung des Vorwiderstandes ist falsch !
Uges =URv + U Led Iges = 16 mA >>>>> 9V -1,6V = 7,4 V
RV = 7,4V: 0,016A = 462,5 Ohm !
Deine Kennlinie ist falsch den der Strom durch die LED steigt nicht linear . Das was du als öffnen bezeichnest ist auch falsch. Ab einem bestimmten Punkt steigt der Durchlassstrom steil an. Davor ist er vernachlässigbar aber trotzdem Vorhanden

 

[Blitzschläger]

Die Berechnung stimmt doch soweit, es wurde mit 15 mA gerechnet.

Der ermittelte Ersatzwiderstand der Diode (107 Ohm) ist rein statisch, gilt nur in diesem Arbeitspunkt und ist technisch uninteressant und irrelevant. Zur Bemessung des richtigen Vorwiderstands nimmt man die bekannte Flußspannung (hier 1,6 V) und rechnet zur Bestimmung des Vorwiderstandes mit dem gewünschten Strom, z.B. wie hier 15 mA oder von mir aus auch 10 mA oder 20 mA. Die Flußspannung bleibt dabei weitestgehend konstant und wird daher auch als konstant angenommen, was für die Berechnung hinreichend genau ist (gibt darüber hinaus ja noch den Einfluß der Exemplarstreuung und der Temperatur).

Der Vorwiderstand kann auch nicht mit 493 Ohm ausgewählt werden, sondern man wird den nächsten üblichen E24-Normwert mit 470 Ohm (geringfügig höherer Strom) oder 510 Ohm (geringfügig weniger Strom) wählen.

 

[Blitzschläger]

Nochmal konkreter auf die gestellte Frage eingegangen:
Der dynamische Widerstand (Rd) ist zu vernachlässigen, weil es so klein ist (sehr steiler Anstieg). Wir sehen, daß sich die Flußspannung kaum ändert, auch wenn sich der Strom ändert. Also rechnet man lediglich mit der als konstant angenommenen Flußspannung (hier: 1,6 V). Ideal ist der dynamische Widerstand unendlich klein, d.h. die 1,6 V würden immer an der LED anliegen, egal ob durch sie nun 1 mA oder 100 mA fließt.

 

[Lodda]

Also rechnet man lediglich mit der als konstant angenommenen Flußspannung (hier: 1,6 V). Ideal ist der dynamische Widerstand unendlich klein, d.h. die 1,6 V würden immer an der LED anliegen, egal ob durch sie nun 1 mA oder 100 mA fließt.

Naja, das wäre Wunschdenken. Real steigt auch die Spannung mit dem Strom etwas an, wieviel hängt von der Bauart ab.

Für den TO wäre eventuell diese Seite interessant: https://www.uni-bremen.de/fileadmin...hysik/Anleitung/A9_Leuchtdiode_10_06_2019.pdf

 

[samadtaheri22]

Naja, das wäre Wunschdenken. Real steigt auch die Spannung mit dem Strom etwas an, wieviel hängt von der Bauart ab.

Für den TO wäre eventuell diese Seite interessant: https://www.uni-bremen.de/fileadmin...hysik/Anleitung/A9_Leuchtdiode_10_06_2019.pdf

Schön wäre es, wenn du das Protokoll zum Versuch auch hier zur Verfügung stellen würdest.
Damit man eine Auge in Ergebnisse werfen kann.

 

[Lodda]

Schön wäre es, wenn du das Protokoll zum Versuch auch hier zur Verfügung stellen würdest.

Das verstehe ich nicht, welches Protokoll?

Das Verhalten verschiedener Dioden kannst du in deren Datenblatt nachlesen.
Jede Diode hat ein ganz spezifisches Verhalten.

Ganz generell kann man aber folgendes sagen:

Eine Diode besitzt einen NTC (negativen temperatur coeffizienten), das bedeutet, daß sich mit ihrer Erwärmung ihr Innenwiderstand verringert, was wiederum bedeutet, daß sich bei konstanter Spannung der Strom erhöht.
Deshalb muß zwingend ein Stromlimiter vor die Diode geschaltet werden.

Mit anderen Worten: Fließt ein Strom durch eine Diode, erwärmt sie sich und infolge dieser Erwärmung sinkt ihr Widerstand, was wiederum eine Stromerhöhung zur Folge hat und somit läuft sich die Diode in den Tod, sofern der Strom nicht begrenzt wird.

Alles klar?

 

[Blitzschläger]

Na ja, der Vorwiderstand ist eher wegen der sehr steilen Kennlinie nötig, weniger wegen thermischer Effekte (-1,6 mV/K). Für genauere Anwendungen (z.B. Laser) nimmt man richtige Stromquellen und keine Spannungsquellen mit Vorwiderstand.

Naja, das wäre Wunschdenken. Real steigt auch die Spannung mit dem Strom etwas an, wieviel hängt von der Bauart ab.

Zur Vereinfachung und damit einfacherem Verständnis habe ich die Kennlinie unendlich steil betrachtet. Real steigt der Strom natürlich "nur" exponentiell nach Überschreitung der Schwellspannung.

 

[Lodda]

Na ja, der Vorwiderstand ist eher wegen der sehr steilen Kennlinie nötig, weniger wegen thermischer Effekt

Nein, der ist nur wegen dem thermischen Effekt (ntc) notwendig.
Andernfallst könntest du eine Diode auch mit konstanter Spannung betreiben, aber das funktioniert deswegen nicht.

 

[Blitzschläger]

Nö, das sehe ich anders. Die exponentielle Diodenkennlinie verbietet einen Betrieb an konstanter Spannung, denn selbst bei 0 thermischem Effekt müßtest Du Deine Konstantspannungsquelle auf wenige mV genau einstellen, das kannst Du komplett vergessen. Das nächste Exemplar benötigt 10 mV weniger Spannung und wäre an dieser Spannung schon über den Jordan.

 

[Lodda]

Du irrst dich komplett.

gäbe es diesen NTC nicht, könnte man durchaus eine Diode an konstanter Spannung betreiben!
Wenn man sich die Kennlinie anschaut, könnte man eine Spannung bestimmen an welcher die Diode innerhalb ihrer Toleranzen betrieben werden könnte.
Geht aber wegen dem NTC nicht!

Das Gegenstück ist eine Glühbirne. Selbige besitzt einen PTC, weshalb sie keine Strombegrenzung braucht.

 

[Blitzschläger]

Habe keine Lust, mich mit Dir zu streiten. Nur so am Rande: Die früher eingesetzte Kohlefadenglühlampe hat NTC-Verhalten und benötigt trotzdem keine Strombegrenzung. Vermutlich habe ich in den je zwei Semestern Elektronik und Grundlagen Elektrotechnik (im übrigen erfolgreich abgeschlossenes Studium und beruflich seit Jahren in der Halbleiterentwicklung tätig) Blödsinn gelernt, oder ich drücke mich unverständlich aus. Such Dir was 'raus, ich bin 'raus.

 

[Lodda]

Es geht nicht um dein Ego, es geht um Fakten.
Deine berufliche Vita interessiert nicht.

Fakt ist, daß wegen des NTC von Dioden eine Strombegrenzung obligatorisch ist.

 

[patois]

Diese Interpretation in Beitrag #19 entspricht nicht den physikalischen Fakten !

[Sarkasmus EIN]
Gut, dass die LED selbst weiß, wie sie zu funktionieren hat !
[Sarkasmus AUS]